钻孔注浆在井下水害治理的应用实例

易小莲，韦世雄，赵 才

(南方锰业集团有限责任公司 大新锰矿分公司，广西 大新 532315)

钻孔注浆对井巷水灾害治理具有操作简单、施工方便、工期短见效快及经济效益良好等特点。某公司在处理涌水项目中，多次对井巷突水面采用钻孔注浆处理，现将该公司钻孔注浆堵水工程实例介绍如下，供类似工程施工参考。

1 地质简况

该工程为斜坡道施工掘进面，地段岩石为中厚层灰岩夹白云质灰岩，致密，偶见岩溶。F1断层及其破碎岩溶带与斜坡道在平面上呈大角度穿过，沿断层发育处偶见有串珠状溶蚀漏斗(内有缝隙状落水洞)及溶洞。在此斜坡道施工地段岩溶发育，透水，含水性强，随着下部采掘工程的增加，岩溶水将进一步下泄，并形成通道，使矿坑充水的隐患急剧增加。根据前期施工掘进面区域水文地质情况来看，该风化破碎带范围内，水文地质条件较复杂，涌水量与地表大气降水呈正相关关系，为东岗岭组裂隙岩溶水补给。

2 工程及突水处理情况

斜坡道工程距环形车场的突水点65 m，坡度约140‰，南高北低。下部(北部)已经掘进揭露F1断层及其破碎岩溶带，总长度已达20 m以上，预计向北4～8 m即可穿过F1断层。F1断层及其破碎岩溶带工作面岩性主要为灰岩，强风化，多呈碎石土，裂隙溶洞多为可塑性黏性土及砂充填；上部(南部)掘进至最近测点33 m处。工作面岩性为灰岩，见图1。

图1 斜坡道施工平面

探空洞孔位置见图2。

图2 探空洞孔位置

由图2可见：1孔，深4 m，未见空洞，施工中只感觉岩石稍有破碎；2孔，深2.6 m，空洞宽0.6 m；3孔，深3.2 m，空洞宽0.5 m；4孔，深1.9 m，空洞宽1.5 m；5孔，深4 m，未见空洞，在2.5 m 处感觉岩石有破碎；6孔，深1.5 m空洞宽0.3 m。探孔全部使用28钻施工。

以上施工的6个探孔全部出水，其中：2、3、4、6孔各自单孔出水量基本相同，都在30～60 m3/h，且带有2～3 MPa的压力，4个孔同时打开时，涌水量也稳定在30～60 m3/h，也说明了他们之间相互连通；其他1、5孔出水量小，是通过裂隙与溶洞相连。

3 注浆设计

斜坡道上掘工程遇到涌水，加之水文地质条件非常复杂，如果采用传统的掘进之后再浇筑护壁治理的方法施工，存在透水、泥石流、顶板冒落等重大的风险。采用注浆的方法，是把溶洞填满变成砼体，把溶洞内的砂石黏土胶结成较坚硬的固体，再把各个方向的来水全部封堵，是超前治理。同时作业人员不直接在高风险的环境中施工，降低了风险[1]。

1)钻孔布置

注浆孔共布置18个。其中：掌子面6个孔，全部利用原探水孔；其他12个边孔采用延巷道向外偏11(°)的方向布置，见图3。

图3 注浆孔布置

待注浆完毕以及小规格开挖、刷帮后，在巷道正面、两帮、顶、底最少各布置一个检查孔，检查注浆效果，效果达到要求则进行巷道开挖，未达到要求则进行补注[2]。

2)注浆液的选定及预计用量

采用水泥加速凝剂混合液连续和间断结合的方式进行，水灰比为0.5～1.0；加入速凝剂的量根据浆液到达的位置、作用不同，随时增减。一般情况下，浆液遵循“稀→稠→加速凝剂”的顺序进行注浆，让浆液达到一定扩散半径，但又不能走太远，最后靠近巷道轮廓要求浆液快速凝固[3]。

预计需要水泥70 t，速凝剂6 t。其中，有效浆量水泥53 t，速凝剂4.5 t(按总量的75%计算)。需要说明的是，含水构造带的整体产状及规模、注浆点距地下水主流带距离的远近、注浆点处地下水的流速与流量等均未探明，预计的注浆量与实际投入的量可能存在较大的差异。

3)技术要求

注浆孔钻进结束后，要先下注浆管，装止水阀；注浆管制作要车马牙扣，安装时要用麻经、土工布或棉絮等塞紧安牢。

注浆时，正常进浆压力2～3于倍地下水压力，进浆量≤0.01 L/min；压力大于地下水压力4～5倍(以注浆地点注浆孔口为基准点，6～7 MPa)时，注浆结束。

以注浆地点相邻钻孔作为注浆观测孔使用，具体观测内容包括水压、水量、颜色变化等项目。注浆点附近及其他区域发现漏浆现象及时通知现场注浆人员[4]。

4)补注浆

由于注浆按1.5 m考虑的胶圈距离，相对偏小，且施工人员对浆液的扩散距离、凝固时间等把控能力尚有不足等，都会造成供掘进爆破的预留注浆凝固体距离不够。要根据检查孔揭示的具体情况，随时补注浆。

4 工程量及概算

钻探岩石主要为石灰岩，工作面距含水溶洞非常近(1.5～3.2 m)，预计注浆用水泥70 t，速凝剂6 t，注浆管72.0 m，注浆体积76 m3。注浆工程概算如下：注浆小导管工作量为72.0 m，工程单价为278.6元/m，总价为20 059.2元；注浆体积预计工作量为76.0 m3,工程单价为1 482.8元/m3，注浆总价为112 692.8元，两项合计总费用为132 752元。最终以实际发生为准。

5 设备配备

工期计划10 d，注浆准备(设备准备、材料准备)2 d，注浆8 d。机械及材料配置见表1。

表1 机械及材料配置

6 掘 进

注浆后，由于砂、碎石、黏土等可能大量存在，影响了注浆体的强度，1.5 m的“胶圈”距离还是偏小，施工人员把控能力不足的影响，以及地下水、砂、碎石、黏土等压力的影响，且掘进爆破的巨大冲击，都对注浆体提出巨大的考验。

为了减小掘进爆破对相对不太坚实的注浆体的冲击，采用小断面(如1.5 m×1.5 m)掘进，再分两次刷帮完成全断的施工工艺，最大限度地注浆体。小断面开挖及刷帮后，要为两帮、顶、底等部位施工检查孔预留时间，以判断是否补注浆加固[5]。

7 施工注意事项

1)各管路连接好后，注浆前要进行压水试验，以检查机械系统、动力系统和管路系统的运行情况及冲洗岩溶裂隙。

2)注浆压力慢慢由低压升到终压，稳定5 min后，终孔。

3)每次注浆结束后，都要进行压水以清洗管路。

4)跑浆处理：采用间歇注浆，降低注浆压力或增加注浆浓度的方法。

5)注浆压力值突然增大但却注不进浆时，要立即停泵，可能已堵管；处理堵管时，管道出水口严禁对人。

6)串浆处理，当浆液从其他注浆孔流出时，关闭该管闸阀处理。

7)注浆过程中，人员要远离注浆位置，并密切观察受注体，如发现异常(岩层开裂、崩落、掉块等)，应立即停泵或减小注浆压力，以免受注结构遭受破坏。

8)做好现场注浆工程量记录。

9)注浆结束后，要拆卸各注浆部件并清洗干净，并对注浆机械进行检查、保养。

8 结 语

注浆及掘进方案的实施，有效解决作业面的突水威胁。通过注浆作业，溶洞变成水泥砼体，实现正常掘进。其次，把溶洞内的砂石黏土“挤走”或胶结为较坚硬地固体，消除泥石流、顶板冒落等重大的危险，有效地堵截了各个方向的来水通道和空间，消除涌水、突水的安全隐患，保障作业人员的人身安全，确保斜坡道开拓工程的顺利开展。